生物芯片技術(shù)簡介(編輯修改稿)
2025-05-04 03:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 metrix公司運用該技術(shù)制造大規(guī)模集成Genechip。原位合成后的寡核苷酸或多肽分子與玻片共價連接。它用預先制作的蔽光板和經(jīng)過修飾的4種堿基，通過光進行活化從而以固相方式合成微點陣。合成前，預先將玻片氨基化，并用光不穩(wěn)定保護劑將活化的氨基保護起來。聚合用單體分子一端活化另一端受光敏保護劑的保護。選擇適當?shù)膿豕獍迨剐枰酆系牟课煌腹?，不需要發(fā)生聚合的位點蔽光。這樣，光通過擋光板照射到支持物上，受光部分的氨基解保護，從而與單體分子發(fā)生偶聯(lián)反應。每次反應在成千上萬個位點上添加一個特定的堿基。由于發(fā)生反應后的部位依然接受保護劑的保護，所以可以通過控制擋光板透光與蔽光圖案以及每次參與反應單體分子的種類，就可以實現(xiàn)在特定位點合成大量預定序列寡核苷酸或寡肽的目的。由于照相平板印刷技術(shù)每步的合成效率較低（95%）[2]，合成30nt的終產(chǎn)率僅為20%，所以該技術(shù)只能合成30nt左右長度的寡核苷酸。在此基礎上，有人將光引導合成技術(shù)與半導體工業(yè)所用的光敏抗蝕技術(shù)相結(jié)合，以酸作為去保護劑，將每步合成產(chǎn)率提高到99%，但制造工藝復雜程度增加了許多[3]。所以如何簡便地提高合成產(chǎn)率是光引導原位合成技 術(shù)有待解決的問題。(見下圖) 打印原位合成壓電打印原位合成的方式類似于噴墨打印機，合成原理與傳統(tǒng)的核酸或寡肽固相合成技術(shù)相同。合成過程為：合成前以與光引導原位合成類似的方式對芯片片基進行預處理，使其帶有反應活性基團，例如伯氨基。同時，將合成用前體分子（DNA合成堿基、cDNA和其它分子）放入打印墨盒內(nèi)，由電腦依據(jù)預定的程序在xyz方向自動控制打印噴頭在芯片支持物上移動，并根據(jù)芯片不同位點探針序列需要將特定的堿基合成前體試劑（不足納升）噴印到特定位點。噴印上去的試劑即以固相合成原理與該處支持物發(fā)生偶聯(lián)反應。由于脫保護方式為酸去保護，所以每步延伸的合成產(chǎn)率可以高達99%，合成的探針長度可以達到40~50nt。以后每輪偶聯(lián)反應依據(jù)同樣的方式將需要連接的分子噴印到預定位點進行后續(xù)的偶聯(lián)反應。類似地重復此操作可以在特定位點按照每個位點預定的序列合成出大量的寡核苷酸探針。點 樣 法點樣法在多聚物的設計方面與原位合成技術(shù)相似。只是合成工作用傳統(tǒng)的DNA、多肽合成儀或PCR擴增或體內(nèi)克隆等方法完成。大量制備好的核酸探針、多肽、蛋白等生物大分子再用特殊的自動化微量點樣裝置將其以較高密度互不干擾地印點于經(jīng)過特殊處理的玻片、尼龍膜、硝酸纖維素膜上，并使其與支持物牢固結(jié)合。支持物需預先經(jīng)過特殊處理，例如多聚賴氨酸或氨基硅烷等。亦可用其它共價結(jié)合的方法將這些生物大分子牢牢地附著于支持物上?，F(xiàn)在已經(jīng)有比較成型的點樣裝置出售，例如美國Biodot公司的“噴印”儀以及Cartesian Technologies公司的PixSys NQ/PA系列“打印”儀。這些自動化儀器依據(jù)所配備的“打印”或“噴印”針將生物大分子從多孔板吸出直接“打印”或“噴印”于芯片片基上(見下圖)。“打印”時針頭與芯片片基表面發(fā)生接觸而“噴印”時針頭與片基表面保持一定的距離。所以，“打印”儀適宜制作較高密度的微陣列（例如2500點/cm2），“噴印”法由于“噴印”的斑點較大，所以只能形成較低密度的探針陣列，通常400點/cm2。點樣法制作芯片的工藝比較簡單便于掌握、分析設備易于獲取，適宜用戶按照自己的需要靈活機動地設計微點陣，用于科研和實踐工作?！∧壳埃嗽谏镄酒兄品矫嫦碛惺⒆u的Affymetrix公司等個別公司使用原位合成技術(shù)制造芯片外，大多中小型公司普遍采用點樣技術(shù)制作生物芯片。
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